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Cheval de labour de gène-livraison neuf a pu rendre la thérapie génique plus sûre, plus efficace pour des maladies musculaires

Les maladies musculaires génétiques mènent à l'atrophie musculaire et souvent à la mort précoce graduelles, avec peu d'options de demande de règlement et aucun remède. Quelques thérapies géniques qui emploient un virus inoffensif pour fournir une copie de fonctionnement d'un gène de pathogène aux cellules se sont montrées prometteur dans les tests cliniques pour un sous-ensemble de dystrophies musculaires, mais avoir relevé des défis. Les doses élevées du virus gène-transportant sont nécessaires pour atteindre les muscles dans tout le fuselage et les virus utilisés dans ces essais finissent souvent dans le foie plus que dans le muscle. Ceci a mené aux hauts niveaux du virus dans le foie, les effets secondaires défavorables sévères, et même la mort dans quelques participants d'essai.

Les chercheurs à l'institut grand du MIT et le Harvard et l'Université de Harvard ont développé une famille neuve des virus adeno-associés (AAVs) - ; cheval de labour de gène-livraison de thérapie génique - ; cela améliorent la désignation d'objectifs du tissu musculaire, qui pourrait être plus sûr et plus efficace pour des patients présentant la maladie musculaire. Ce groupe de vecteurs viraux, que les chercheurs appellent MyoAAV, est plus de 10 fois plus efficace à atteindre le muscle que ceux actuel utilisés dans les tests cliniques et évite en grande partie le foie. L'équipe a prouvé que, à cause de cette performance accrue, MyoAAV peut être employé pour livrer les gènes thérapeutiques à environ 100 à 250 doses de périodes plus bas que d'autres vecteurs viraux utilisés dans d'autres études et essais, potentiellement réduisant le risque de lésions au foie et d'autres effets secondaires graves.

Dans une étude publiée en cellule, Sharif Tabebordbar, un scientifique de recherches au grand, et les collaborateurs décrivent comment ils ont modifié la shell extérieure de protéine d'AAV, connue sous le nom de capsid, pour produire MyoAAV. Ils ont fait ceci suivre une méthode qu'ils ont développé l'évolution dirigée appelée des capsids d'AAV accroissant in vivo l'expression de l'ARN de transgène (LIVREZ).

Utilisant MyoAAV, les chercheurs ont fourni les gènes thérapeutiques ou le système de la gène-retouche CRISPR-Cas9 particulièrement aux cellules musculaires. Ils ont amélioré le fonctionnement de muscle dans des modèles de souris de la dystrophie musculaire de Duchenne, la forme la plus courante de la maladie musculaire génétique, et d'une myopathie myotubular appelée de X-linked de la maladie plus rare. Les chercheurs ont également constaté que MyoAAV peut effectivement fournir des thérapies géniques au muscle dans les primates et aux cellules musculaires humaines.

Les découvertes sont le point culminant de 10 ans de travail de Tabebordbar, le premier auteur de l'étude, qui a consacré sa carrière à trouver une meilleure thérapie génique pour la maladie musculaire génétique. Quand Tabebordbar était un adolescent, son père a commencé à avoir la panne marchant et est éventuellement devenu lié par fauteuil. Il plus tard a été diagnostiqué avec une maladie musculaire génétique rare.

« J'ai observé mon papa devenir plus mauvais et plus mauvais chaque jour. C'était un défi énorme pour faire des choses ensemble en tant que famille - la maladie génétique est un fardeau sur non seulement des patients mais des familles. J'ai pensé : C'est très injuste aux patients et il doit y a une voie de fixer ceci. Cela est été ma motivation pendant les 10 années que j'avais travaillées dans le domaine de la thérapie génique, » a dit Tabebordbar, qui est dans le laboratoire de Pardis Sabeti, le membre d'institut à grand et un professeur à l'Université de Harvard.

« Il y a eu beaucoup d'études de bureau d'études de capsid, dont nous avons appris beaucoup, mais ce que nous avons fait ici est très complet. Nous avons évolué une famille des capsids, avons trouvé le mécanisme par lequel elle livre des gènes, prouvé que ce mécanisme est économisé entre la substance, et a montré que nous pouvons fournir à une indemnité thérapeutique dans des modèles animaux extrêmement - la dose inférieure du virus. Nous sommes maintenant extrêmement excités au sujet de la façon dont ceci peut être employé pour activer le développement de traitement efficace pour des patients, » avons dit Tabebordbar.

Autoguidage dedans sur le muscle

L'inducteur de la thérapie génique a effectué des améliorations significatif en remettant les copies fonctionnelles des gènes dysfonctionnels pour une gamme des maladies génétiques. La livraison des gènes de fonctionnement aux cellules musculaires s'est montrée pour traiter prometteur des maladies musculaires, mais a été provocante.

Les scientifiques avaient effectué le travail préclinique pour in vivo la thérapie génique pendant les 15 dernières années et ont accompli le progrès énorme. Nous savons que si vous entrez assez du médicament dans le tissu cible, il va être efficace. Il est tout au sujet de fournir une dose sûre du virus. »

Sharif Tabebordbar, scientifique de recherches au grand

Tabebordbar et son équipe commencés par AAV9, un véhicule utilisé généralement de la gène-distribution dans la thérapie génique, et utilisés LIVRENT pour améliorer sa capacité de faire la navette des gènes dans des cellules musculaires.

Les chercheurs ont produit des millions de différents capsids d'AAV en ajoutant les chaînes de caractères faites au hasard des acides aminés à la partie du capsid d'AAV qui est exposé sur la surface du virus et grippent la première fois aux cellules. Ils ont alors injecté les capsids dans des souris et des primates et ont échantillonné et ont ordonnancé le tissu musculaire dans tout le fuselage pour rechercher les capsids qui avaient avec succès livré leur cargaison génétique. Ils ont trouvé une famille des variantes de capsid - ; MyoAAV - ; avec une seule structure extérieure qui vise particulièrement des cellules musculaires et MyoAAV utilisé pour la prochaine opération : essayer de traiter la maladie musculaire génétique dans des modèles animaux.

« Notre méthode est seule parce que nous avons examiné une grande sélection de capsids et avons employé des critères de sélection très rigoureux. Nous avons voulu trouver les capsids qui pourraient non seulement matériel présenter la cellule, mais également effectuons par différentes opérations de transduction et exprimons leurs transgènes, » a dit Tabebordbar.

Réglage de gène chez les souris

Dans le modèle de souris pour la dystrophie musculaire de Duchenne, MyoAAV transportant CRISPR-Cas9 a mené à un réglage plus répandu du gène dysfonctionnel, dystrophine appelée, en tissu musculaire comparé à l'AAV9 conventionnel transportant les composantes de CRISPR. Les muscles des animaux MyoAAV-traités ont également montré une puissance et un fonctionnement plus grands.

En collaboration avec le laboratoire d'Alan Beggs à l'hôpital pour enfants de Boston, l'équipe de recherche a prouvé que MyoAAV était également efficace à traiter la myopathie myotubular de X-linked (XLMTM) chez les souris, une maladie qui est mortelle après environ 10 semaines chez ces animaux. Après avoir reçu une quantité de 100 fois plus bas du virus qui est actuel employé dans les tests cliniques, chacune des six souris a traité avec MyoAAV dans l'étude ont vécu tant que les souris normales, alors que les souris traitaient avec AAV9 ont vécu seulement jusqu'à pendant 21 semaines d'âge.

MyoAAV a conçu pour les gènes bien plus efficacement également livrés de primates aux muscles chez ces animaux que les capsids naturels actuel utilisés dans les tests cliniques. MyoAAV également a avec succès introduit des gènes aux cellules humaines dans le laboratoire. Les capsids variés de MyoAAV ont utilisé un mécanisme assimilé pour livrer des gènes aux cellules musculaires de souris et d'être humain, proposant que MyoAAV puisse être employé pour la distribution muscle-dirigée efficace de gène en travers des espèces différentes.

« Tous ces résultats expliquent les possibilités d'application grandes des vecteurs de MyoAAV pour la distribution au muscle. Ces vecteurs fonctionnent dans différents modèles de la maladie et en travers de différents âges, les tensions, et la substance, qui explique la robustesse de cette famille d'AAVs, » indique des paris d'Amy, un auteur de Co-sénior de l'étude, le professeur et le co-président du service de Harvard de la cellule souche et de la biologie régénératrice, et le chercheur supérieur au diabète de Joslin centrent. « Nous avons une énorme quantité d'informations au sujet de cette classe des vecteurs desquels l'inducteur peut lancer beaucoup d'études neuves passionnantes. »

L'équipe de recherche, que les étudiants de troisième cycle inclus Kim Lagerborg, Alexandra Stanton, et Simon YE dans le laboratoire de Sabeti à grand, croit DELIVER a le potentiel d'effectuer les capsids viraux hautement spécifiques pour n'importe quel type de tissu, qui pourrait stimuler le développement des thérapies géniques pour des maladies génétiques affectant les organes variés avec le besoin médical imprévisible.

« Nous avons développé une famille des capsids viraux qui vise extraordinairement le muscle squelettique, cela que nous avons pu vérifier par les étapes précliniques multiples et dans les modèles multiples de la maladie, » a dit Sabeti. « Nous sommes passés par on, beaucoup d'opérations précliniques pour trouver quelque chose qui peut potentiellement être prête pour la clinique dans un avenir proche. »

Source:
Journal reference:

Tabebordbar, M., et al. (2021) Directed evolution of a family of AAV capsid variants enabling potent muscle-directed gene delivery across species. Cell. doi.org/10.1016/j.cell.2021.08.028.